DE10024460C2 - Dosing device for cryogenic liquids - Google Patents

Dosing device for cryogenic liquids

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Description

Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung für kryogene Flüssigkeiten.The invention relates to a metering device for cryogenic liquids.

Zur effektiven Prozessführung in der Kältetechnik ist eine kontrollierte Dosierung von kryogenen Flüssigkeiten wie Flüssigargon, -helium, methan, -neon, -sauerstoff, - stickstoff und -wasserstoff aus Behältern unabdingbar.Controlled dosing of is essential for effective process control in refrigeration technology cryogenic liquids such as liquid argon, helium, methane, neon, oxygen, nitrogen and hydrogen from containers are essential.

Eine Dosiereinrichtung für Flüssigstickstoff ist beispielsweise aus der GB 2 169 998 bekannt. Diese eine Spindel-Anordnung aufweisende Dosiereinrichtung besitzt aber keine, die Höhe der Flüssigkeitssäule in dem Reservoir konstant haltende Füllhöhenbegrenzung, sodass eine Dosierung von kryogener Flüssigkeit mit einer während des gesamten Dosierzeitraums konstanten Ausflussgeschwindigkeit nicht möglich ist.A metering device for liquid nitrogen is for example from the GB 2 169 998 known. This has a spindle arrangement Dosing device does not have the height of the liquid column in the Reservoir constant level limit, so a dosage of cryogenic liquid with a constant throughout the dosing period Outflow rate is not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wirtschaftliche Dosiereinrichtung für kryogene Flüssigkeiten zu schaffen.The invention has for its object a simple and economical To create a dosing device for cryogenic liquids.

Die Aufgabe wird durch eine Dosiereinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.The object is achieved by a metering device with the features of claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung für in Behältern lagernden kryogenen Flüssigkeiten mit der im Ausflussbereich des Bodenausflussrohrs des Standrohrs mittels Drehknopf vertikal verstellbaren Kegelspindel-Anordnung gewährleistet eine beliebige Veränderung der Querschnittsfläche des Ausflussbereiches des Bodenab­ flussrohrs und somit eine einfache, schnelle und exakte manuell-mechanische Flüssigkeitsdosierung ohne teure und zudem störanfällige elektrisch-elektronische Mess-, Regel- und Steuerkomponenten.The dosing device according to the invention for cryogenic stored in containers Liquids with the in the outflow area of the floor outlet pipe of the standpipe a vertically adjustable cone spindle arrangement ensures a any change in the cross-sectional area of the outflow area of the bottom flow tube and thus a simple, fast and precise manual-mechanical Liquid dosing without expensive and also fault-prone electrical-electronic Measuring, regulating and control components.

Die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung für kryogene Flüssigkeiten ist besonders vorteilhaft zur Dosierung von leicht brennbaren kryogenen Flüssigkeiten, wie beispielsweise Flüssigwasserstoff, aber auch zur Dosierung von kryogenen Flüssigkeiten in Druckwechselprozessen geeignet.The dosing device according to the invention for cryogenic liquids is special advantageous for dosing easily flammable cryogenic liquids, such as  for example liquid hydrogen, but also for dosing cryogenic Liquids suitable for pressure change processes.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is described below with reference to a preferred embodiment explained in more detail.

Die Figur der Zeichnung zeigt eine bevorzugte Anordnung einer erfindungsgemäßen Dosiereinrichtung in einem doppelwandigen, beispielsweise mit Multishield-, Pulvervakuum, Vakuum, Faser- oder Schaumisolation wärmeisolierten Behälter 1.The figure of the drawing shows a preferred arrangement of a metering device according to the invention in a double-walled container 1 , for example with multishield, powder vacuum, vacuum, fiber or foam insulation.

Die im wärmeisolierten Innenraum des Behälters 1 angeordnete Dosiereinrichtung besteht im wesentlichen aus ein Standrohr 2 mit Bodenausflussrohr 3, in dessen oberen Ausflussbereich 4 ein, durch eine in der oberen Wandung des Behälters 1 angeordnete und ein Innengewinde aufweisende Dichtung 5 drehbar gelagerte und mittels Drehknopf-Wellen-Anordnung 6, 7 manuell-mechanisch, vertikal verstellbare Kegelspindel 8 angeordnet ist.The metering device arranged in the heat-insulated interior of the container 1 essentially consists of a standpipe 2 with a bottom discharge pipe 3 , in the upper discharge area 4 of which is rotatably supported by a seal 5 arranged in the upper wall of the container 1 and having an internal thread and by means of rotary knob shafts - Arrangement 6 , 7 manually-mechanically, vertically adjustable cone spindle 8 is arranged.

Die durch ein in der oberen Wandung des Behälters 1 angeordnetes Zulaufrohr 9 in das Standrohr 2 fließende tiefkalte Flüssigkeit wird durch die auf vorbeschriebene Weise vertikal verstellbare Kegelspindel 8 durch das Bodenausflussrohr 3 einer durch ein außerhalb des Behälters 1 am Bodenausflussrohr 3 angeordnetes, beispielsweise aus einem handelsüblichen Flansch bestehenden Anschlusselement 10 verbundenen Aufnahmeeinrichtung in gewünschter Menge dosiert.The cryogenic liquid flowing through an inlet pipe 9 arranged in the upper wall of the container 1 into the standpipe 2 is, by the cone spindle 8 vertically adjustable in the manner described above, through the bottom discharge pipe 3 one arranged through an outside of the container 1 on the bottom discharge pipe 3 , for example from a commercially available one Flange existing connecting element 10 connected receiving device metered in the desired amount.

Aus dem Standrohr 2 in den Innenraum des Behälters 1 einfließende kryogene Flüssigkeit kann durch ein ebenfalls im Innenraum angeordnetes Überlaufrohr 11 aus dem Behälter 1 abfließen. Die Form und Anordnung des Überlaufrohrs 11 ist so gewählt, dass im Standrohr 2 eine konstante Flüssigkeitshöhe gewährleistet ist.Cryogenic liquid flowing into the interior of the container 1 from the standpipe 2 can flow out of the container 1 through an overflow tube 11 likewise arranged in the interior. The shape and arrangement of the overflow pipe 11 is selected so that a constant liquid level is ensured in the standpipe 2 .

Zudem wird die im Innenraum des Behälters 1 vorhandene kryogene Flüssigkeit zum Kühlen der im Standrohr 2 befindlichen kryogenen Flüssigkeit genutzt, wodurch deren gasfreier Phasenzustand mit definierter Dichte gewährleistet wird.In addition, the cryogenic liquid present in the interior of the container 1 is used to cool the cryogenic liquid located in the standpipe 2 , as a result of which its gas-free phase state is guaranteed with a defined density.

Bei Überschreiten des zulässigen Drucks im Innenbehälter kann das im Innenraum des Behälters 1 vorhandene Gas durch eine in der oberen Wandung des Behälters 1 rohrförmig ausgebildete Druckentlastungsöfffnung 12 entströmen, welche mit einem herkömmlichen Druckentlastungsventil, wie beispielsweise ein Überström- und/oder Sicherheitsventil, ausgerüstet sein kann.If the permissible pressure in the inner container is exceeded, the gas present in the interior of the container 1 can escape through a pressure relief opening 12 which is tubular in the upper wall of the container 1 and which can be equipped with a conventional pressure relief valve, such as an overflow and / or safety valve ,

Zur exakten Dosierung der kryogenen Flüssigkeit aus dem Behälter 1 ist die Oberfläche des Drehknopfs 6 mit, die jeweilige Position der Kegelspindel 8 und damit die dosierte Flüssigkeitsmenge anzeigenden, einer durch praktische Dosierversuche ermittelten Korrekturfaktor enthaltenen Markierungen versehen. For exact dosing of the cryogenic liquid from the container 1 , the surface of the rotary knob 6 is provided with markings which indicate the respective position of the tapered spindle 8 and thus the dosed amount of liquid and contain a correction factor determined by practical dosing tests.

Bezugszeichen-AufstellungReference numeral lineup

11

Behälter
container

22

Standrohr
standpipe

33

Bodenausflussrohr
Bottom outflow pipe

44

Ausflussbereich
outflow region

55

Dichtung
poetry

66

Drehknopf
knob

77

Welle
wave

88th

Kegelspindel
taper spindle

99

Zulaufrohr
supply pipe

1010

Anschlusselement
connecting element

1111

Überlaufrohr
Overflow pipe

1212

Druckentlastungsöffnung
Pressure relief opening

Claims (8)

1. Dosiereinrichtung für kryogene Flüssigkeiten, bestehend aus einer im Bodenbereich eines die kryogene Flüssigkeit enthaltenen Behälters angeordneten Entnahmeeinrichtung, gekennzeichnet dadurch, dass diese aus einem im Bodenbereich des Behälters (1) zu einem Überlaufrohr (11) beabstandet angeordneten Standrohr (2) mit einer in dessen Bodenausflussrohr (3) vertikal verstellbaren Kegelspindel (8) besteht.1. Dosing device for cryogenic liquids, consisting of a removal device arranged in the bottom area of a container containing the cryogenic liquid, characterized in that it consists of a standpipe ( 2 ) spaced apart from an overflow pipe ( 11 ) in the bottom area of the container ( 1 ) whose bottom discharge pipe ( 3 ) consists of a vertically adjustable cone spindle ( 8 ). 2. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Kegelspindel (8) mittels einer, in der oberen Wandung des Behälters (1) mit einem Innengewinde ausgebildeten Dichtung (5) drehbeweglich gelagert und durch eine Drehknopf-Wellen-Anordnung (6, 7) in einem oberen Ausfluss­ bereich (4) des Bodenausflussrohrs (3) vertikal verstellbar angeordnet ist.2. Dosing device according to claim 1, characterized in that the tapered spindle ( 8 ) by means of a, in the upper wall of the container ( 1 ) with an internal thread seal ( 5 ) rotatably mounted and by a rotary shaft arrangement ( 6 , 7 ) is arranged vertically adjustable in an upper outflow area ( 4 ) of the bottom outflow pipe ( 3 ). 3. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das, vorzugsweise wärmeisolierte Bodenausflussrohr (3) ein außerhalb des Behälters (1) angeordnetes Anschlusselement (10) aufweist.3. Dosing device according to claim 1 or 2, characterized in that the, preferably heat-insulated floor outlet pipe ( 3 ) has a connection element ( 10 ) arranged outside the container ( 1 ). 4. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) in seiner oberen Wandung ein Zulaufrohr (9) und eine Druckentlastungsöffnung (12) aufweist.4. Dosing device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the container ( 1 ) has in its upper wall an inlet pipe ( 9 ) and a pressure relief opening ( 12 ). 5. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlaufrohr (11) eine geringere Höhe als das Standrohr (2) aufweist.5. Dosing device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the overflow pipe ( 11 ) has a lower height than the standpipe ( 2 ). 6. Dosiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckentlastungsöffnung (12) mit einem Druckentlastungsventil ausgerüstet ist. 6. Dosing device according to claim 4, characterized in that the pressure relief opening ( 12 ) is equipped with a pressure relief valve. 7. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der bevorzugt doppelwandig ausgebildete Behälter (1) mit einer, vorzugsweisen Multishield, Pulvervaakuum, Vakuum, Faser- und/oder Schaum-Wärmeisolation ausgerüstet ist.7. Dosing device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the preferably double-walled container ( 1 ) is equipped with a, preferably multishield, powder vacuum, vacuum, fiber and / or foam thermal insulation. 8. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (7) der Kegelspindel (8) bevorzugt aus einem Material mit niedrigem Wärmeleitkoeffizienten besteht.8. Dosing device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the shaft ( 7 ) of the tapered spindle ( 8 ) preferably consists of a material with a low coefficient of thermal conductivity.
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